Experimento de perda de carga, Slides de Mecânica dos fluidos

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Mecânica dos Fluidos – 18

Experimentos: perda de carga distribuída e

localizada

Prof. Camila Famá

Objetivo

O escoamento em condutos fechados possui ampla aplicação na indústria, construção civil, geração de energia, entre outros. Devido à viscosidade do fluido e seu atrito com as paredes internas da tubulação, há uma transformação contínua de energia de pressão em energia térmica e sonora entre duas seções de um tubo, durante o escoamento. Essa dissipação de energia mecânica é chamada de perda de carga. Por se tratar de um fenômeno que ocorre em todo tipo de escoamento, laminar ou turbulento, e para qualquer tipo de fluido, o estudo da perda de carga em tubulações se torna imprescindível para o conhecimento técnico e projeto de uma instalação hidráulica.

• (^) Análise do comportamento do escoamento da água em tubulações de diferentes diâmetros e materiais;
• (^) Medição da perda de carga em cada caso;
• (^) Variação da vazão do escoamento;
• (^) Verificação da sua influência no sistema estudado.

PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA

Objetivo

Ao final deste experimento, o aluno deverá ser capaz de:

• (^) verificar a relação de dependência entre a perda de carga e a vazão;
• (^) determinar o número de Reynolds para cada caso estudado e sua implicação na análise dos dados, bem como o tipo de escoamento (laminar, de transição, ou turbulento);
• (^) analisar como o material utilizado na fabricação dos condutos influencia na queda de pressão de um fluido em movimento;
• (^) comparar os resultados obtidos nas medições com os valores teóricos esperados.

ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS?

O estudo da perda de carga no escoamento em tubulações é de fundamental importância, tanto em aplicações residenciais e da construção civil, como na indústria em geral.

• (^) Projeto de sistemas de bombeamento de água;
• (^) Controle de processos industriais;
• (^) Sistemas de filtração;
• (^) Estações de tratamento de esgoto.

ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS?

Na indústria, quando se deseja determinar a altura manométrica (pressão de descarga) e vazão de uma bomba que será utilizada num processo, analisa-se o comprimento que a linha terá e os acessórios que serão utilizados (válvulas, joelhos, filtros, etc) para assim escolher o modelo adequado, baseando-se na perda de carga causada pelos componentes do sistema.

O EXPERIMENTO

• (^) Obtenção da diferença de pressão entre os pontos de medição (perda de carga) utilizando o manômetro em U.
• (^) De posse desses dados, é possível compará-los com os resultados teóricos esperados.

PERDA DE CARGA

Instalação industrial: A potência necessária de bombeamento para uma determinada vazão (no escoamento laminar) em um sistema poderia ser reduzida em 16 vezes , caso empregássemos uma tubulação com diâmetro 2 vezes maior.

• (^) Redução de custos;
• (^) Economia de energia elétrica;
• (^) Impacto positivo nos quesitos financeiro e de sustentabilidade.

EXEMPL

O

PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA

No escopo da perda de carga em tubulações, a principal a ser levada em consideração, especialmente na fase de projeto de instalações, é a queda de pressão distribuída ou contínua. Isto porque seus efeitos negativos são muito mais pronunciados do que os efeitos da perda de carga localizada , aumentando conforme o comprimento duto se torna maior.

PERDA DE CARGA

Um dos parâmetros de maior interesse no estudo do escoamento em tubulações é a perda de carga ou queda de pressão, devido ao fato dela estar diretamente relacionada com a potência de bombeamento necessária em um sistema hidráulico. A perda de carga geralmente é segregada em 2 tipos:

• (^) Perda distribuída ou contínua;
• (^) Perda de carga localizada. As variáveis que influenciam na queda de pressão são:
  • (^) Viscosidade do fluido,
  • (^) Velocidade do escoamento,
  • (^) Comprimento,
  • (^) Diâmetro,
  • (^) Rugosidade do conduto.

PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA

Objetivo

Ao final deste experimento, o aluno deverá ser capaz de:

• (^) Identificar o comportamento de perda de carga com a variação da vazão;
• (^) Entender o comportamento de perda de carga com fechamento de uma válvula;
• (^) Verificar quais são os acessórios que causam a maior perda de carga em uma instalação hidráulica.

ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS?

A compreensão do fenômeno de perda de carga é fundamental para o correto dimensionamento de instalações hidráulicas residenciais e industriais. A escolha incorreta de tubulações em instalações hidráulicas pode causar aumento no consumo de energia elétrica em bombas, causar também uma sobrecarga nos motores e, com isso, um desgaste prematuro nesses equipamentos, acarretando maiores custos de manutenção e operação de uma fábrica. Com o conhecimento do fenômeno de perda de carga, é possível avaliar quais são os melhores acessórios para serem instalados, a fim de melhorar a vida útil de uma instalação.

BOMBA CENTRÍFUGA

As bombas são equipamentos destinados a bombear um líquido em um sistema. Elas serão utilizadas para succionar a água do reservatório de água, tendo como recalque as tubulações, onde serão realizados os experimentos de perda de carga.

ROTÂMETRO

O rotâmetro é um medidor de vazão que indica diretamente a vazão do fluido que está passando na tubulação que está instalado. Este dispositivo é composto de um tubo de seção variável, com uma graduação e uma parte móvel, como uma esfera ou um flutuador, que é carregado para cima a medida que o fluido passa pelo medidor.